Development of potent HCV NS5A inhibitors containing fluorene core

Abstract

Hepatitis C virus (HCV) is one of the major global threatening pathogen for human health. A vaccine for HCV is still not available but recently emerged direct acting antivirals (DAAs) targeting viral proteins enable treatment of HCV infection with considerably high success rate. However, DAA treatment is limited depending on the patient’s condition and resistance variants of HCV. Here I describe development of a novel HCV NS5A inhibitors from the structure-activity relationship (SAR) study. The core structure of compounds fixed with dibutyl fluorene imidazole and subset of derivatives were prepared by modifying proline region. The in vitro antiviral activities of compounds were screened and compound 2 has discovered possessing 50% effective concentration (EC50) values ranging from 7.5 to 57.6 pM against HCV genotype 1 to 3 replicons. Detail resistance profile of compound 2 was evaluated using the replicons bearing resistance-associated substitution (RAS) and from the colony forming assay. Compound 2 was satisfied a series of pharmacological considerations and acceptable pharmacokinetic level was also observed. Moreover, In vivo efficacy was tested by using human liver transplanted chimeric mouse model and compound 2 could inhibit the proliferation of genotype 3 HCV.

C형간염 바이러스(HCV)는 만성 감염을 일으켜 전 세계적으로 7천백만 명이 감염되어 있고 다양한 간 질환을 일으켜 매년 대략 40만 명의 사망자를 유발하는 인류의 대표적인 항원 중 하나이다. 현재는 HCV 치료를 위한 강력한 DAA(Direct acting antiviral)가 개발되어 큰 부작용 없이 95% 정도의 치료율을 나타내고 있지만 높은 돌연변이율을 가진 HCV의 특징 덕분에 DAA에 서로 다른 효과가 있는 극도로 다양한 유전형으로 나누어지며 높은 확률로 약물 저항성 변이가 출현한다는 한계점을 가지고 있다. HCV의 비구조 단백질 중 NS5A는 효소 활성은 없지만, HCV의 생활사 중 유전체 복제와 바이러스 입자 조립 단계에 깊이 관여하여 DAA 중 NS5A를 표적으로 하는 억제제는 한 자릿수 picomolar 범위의 강력한 반수영향농도 (EC50)를 가지며 최소 한 가지 NS5A 억제제는 현재 승인된 모든 DAA 복합제제에 포함된다. 본 연구에서는 승인된 NS5A 억제제 중 하나인 다클라타스비르(Daclatasvir)의 구조를 토대로 하여 약물의 구조를 변형하고 변형된 약물의 항-HCV 활성을 측정할 수 있는 다방면의 시험 시스템을 구축하여 범 유전형의 저항성 변이에 강력한 효과를 나타내는 NS5A 억제제를 개발하고자 하였다. HCV에 대한 구조활성관계 (SAR) 선행 연구로 화합물의 중심 구조를 9,9-dibutyl fluorene imidazole로 고정하고, proline 잔기에 작용기 도입을 통한 다양한 유도체를 합성하여 각각 그들의 활성을 측정하였다. 이를 통해 범 유전형에 고루 좋은 활성을 가지는 화합물을 발굴할 수 있었고, 추가적인 약리학적, 약물동태학적 특성을 평가해 최종적으로 인간 간세포가 이식된 쥐 모델을 이용한 생물체 내에서도 해당 화합물이 HCV의 증식을 억제할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 새로운 중심 구조 기반의 범 유전형 NS5A 억제제를 발굴해 냄으로써 범 유전형의 NS5A 억제제 개발에 대한 가능성을 제시하였고, 구조 변형에 대한 활성 변화를 측정하여 강력한 NS5A 개발에 필요한 구조활성관계적 통찰을 제공하였다.